Огляд силових трансформаторів підстанції
Мета роботи – огляд силових трансформаторів підстанції.
Мал. 1. Силовий трансформатор
1 - розширювальний бак; 2 - введення ВН;
Під час експлуатації не виключено виникнення різноманітних дефектів і неполадок трансформаторів, що по-різному відбиваються на їх роботі. З одними проблемами трансформатори можуть довго залишатися у роботі, за інших необхідний негайний виведення їх із роботи. У кожному разі можливість подальшої роботи визначається характером ушкодження. Неоперативність персоналу, несвоєчасне вжиття заходів, вкладених у усунення часом незначних дефектів, призводять до аварійним відключень трансформаторів.
Причини пошкоджень полягають у незадовільних умовах експлуатації, неякісному ремонті та монтажі трансформаторів. Неабияку роль відіграють дефекти окремих елементів конструкції сучасних трансформаторів, застосування недостатньо високої якості ізоляційних матеріалів.
Типовими є пошкодження ізоляції, магнітопроводів, пристроїв, що перемикають, відводів, маслонаповнених і фарфорових вводів.
Пошкодження ізоляції. Головна ізоляція часто ушкоджується через порушення її електричної міцності при зволоженні, а також за наявності дрібних вад. На поверхні ізоляції утворюється сітка струмопровідних каналів. При цьому скорочується розрахунковий ізоляційний проміжок, що веде до пробою ізоляції з утворенням потужної дуги всередині бака.
До інтенсивного теплового зношування виткової ізоляції призводить набухання додаткової ізоляції котушок і пов'язане з цим припинення циркуляції.олії через часткове або повне перекриття масляних каналів.
Механічні пошкодження виткової ізоляції нерідко відбуваються при КЗ зовнішньої електричної мережі та недостатньої електродинамічної стійкості трансформаторів, що є результатом послаблення зусиль запресування обмоток.
Магнітопроводи ушкоджуються через перегрівання внаслідок руйнування лакової плівки між листами та спікання листів сталі, при порушенні ізоляції пресуючих шпильок, при виникненні короткозамкнутих контурів, коли окремі елементи магнітопроводу виявляються замкнутими між собою та на бак.
Ушкодження відводів від обмоток до приладів і вводів, що перемикають, викликаються головним чином незадовільним станом пайок контактних з'єднань, а також наближенням гнучких відводів до стінок баків, забрудненням масла проводять механічними домішками, у тому числі оксидами і частинками металу з систем охолодження.
Ушкодження вводів 110 кВ і вище пов'язані переважно з зволоженням паперової основи. Попадання вологи всередину вводів можливе при неякісному виконанні ущільнень, при доливанні вводів трансформаторним маслом зі зниженою міцністю діелектричної. Зауважимо, що пошкодження вводів, як правило, супроводжуються пожежами трансформаторів, які завдають значної шкоди.
Характерною причиною пошкодження фарфорових вводів є нагрівання контактів у різьбових з'єднаннях складових струмопровідних шпильок або в місці приєднання зовнішніх шин.
Захист трансформаторів від внутрішніх пошкоджень здійснюється пристроями релейного захисту. Основними швидкодіючими захистами є диференціальний струмовий захист від усіх видів КЗ в обмотках та на висновках трансформатора, газовий захист від замикань, що відбуваються всередині бака трансформатора тащо супроводжуються виділенням газу та від зниження рівня масла, струмове відсікання без витримки часу від пошкоджень у трансформаторі, що супроводжуються проходженням порівняно великих струмів КЗ.
Всі захисту від внутрішніх пошкоджень діють на відключення всіх вимикачів трансформатора, а на підстанціях, виконаних за спрощеними схемами (без вимикачів з боку ВН), - на включення короткозамикача або на вимикання лінії живлення.
Прийнято вважати, що охолодний пристрій масляного трансформатора складається з системи внутрішнього охолодження, що забезпечує передачу теплоти на першому етапі охолодження, системи зовнішнього охолодження, що забезпечує передачу теплоти на другому етапі.
Елементами системи внутрішнього охолодження є горизонтальні та вертикальні канали в обмотках та магнітопроводі, а також спеціальні труби та ізоляційні щити, що створюють спрямовану циркуляцію олії каналами. Всі елементи системи внутрішнього охолодження знаходяться всередині бака трансформатора, тому візуальний контроль за станом неможливий.
Система зовнішнього охолодження включає охолоджувачі, фільтри, насоси, вентилятори та інше обладнання, розташоване зовні трансформатора. За роботою цього обладнання ведеться систематичний експлуатаційний нагляд.
На підстанціях енергосистем застосовуються трансформатори із системами охолодження М, Д, ДЦ та Ц.
Рис.2.Система охолодження Д
Система охолодження Д застосовується у трансформаторів середньої потужності напругою 35, 110 та 220 кВ. Воно засноване на використанні навісних радіаторів, що обдуваються вентиляторами. Вентилятори встановлюються на консолях приварених до стінки бака. Кожен вентилятор складається із трифазного асинхронного двигуна типу АЗЛ-31-4У.та крильчатки серії МЦ. Ступиця крильчатки має посадку шпона на вал двигуна, що виключає зіскакування крильчатки під час роботи.
Увімкнення та вимкнення електродвигунів вентиляторів виконуються автоматично та вручну. Для автоматичного керування використовуються термометричні сигналізатори типу ТС-100. Шафа управління обдуванням візуально складається з двох термометрів зі уставками перший на включення обдування, а другий на відключення трансформатора.
Обслуговування систем охолодження полягає у спостереженні за роботою та технічним доглядом за обладнанням, що використовується в системі охолодження. При технічному догляді керуються заводськими інструкціями та місцевими вказівками щодо експлуатації обладнання. Огляд систем охолодження проводиться одночасно із оглядом трансформаторів. Під час огляду перевіряється цілість всієї системи охолодження, тобто. відсутність течій олії, робота радіаторів - по їх нагріванню, що визначається на дотик, робота адсорбних фільтрів - обмацуванням рукою, стан кріплень трубопроводів, охолоджувачів, насосів та вентиляторів, робота вентиляторів - за відсутністю вібрації, скрегота та зачіпань крильчаток за кожух.
Технічний догляд за пристроями систем охолодження включає усунення виявлених при оглядах несправностей, заміну деталей, що зносилися (лопаток насосів, лопатей вентиляторів, підшипників), чищення охолоджувачів і вентиляторів, мастило підшипників, контроль опору ізоляції електродвигунів.
Ефективність роботи систем охолодження загалом перевіряється за температурою верхніх шарів олії у трансформаторі. При справному охолодженні максимальні температури олії не повинні перевищувати трансформаторів з охолодженням М і Д 95°С.
Розширювач трансформатора крім основної функції – компенсувати змінуобсягу олії в масляній системі трансформатора внаслідок коливань температури - дозволяє також зменшити площу відкритої поверхні олії, що стикається з повітрям, що в кінцевому рахунку знижує ступінь окислення, зволоження та забруднення олії. Волога та механічні домішки, потрапляючи в розширювач з повітря, осаджуються в нижній частині, звідки легко видаляються при ремонтах.
Очисні фільтри (рис. 3) встановлюють на опускних (дихальних) трубах розширювачів. У нижній частині фільтра розміщується масляний затвор6, що працює за принципом сполучених судин. Він очищає повітря, що проходить через нього від механічних домішок і, крім того, усуває прямий контакт масла в розширювачі з навколишньою атмосферою. Корпус фільтра заповнюється силікагелем5, що облягає на своїй поверхні частинки води, що містяться в повітрі. Повітря проходить через фільтр за таких обставин. Зі зниженням температури трансформатора обсяг масла в ньому зменшується. У розширювачі створюється розрідження. Співвідношення рівнів олії у затворі змінюється. Коли рівень масла у зовнішній порожнині затвора впаде настільки, що оголиться край циліндра затвора, порція атмосферного повітря прорветься через затвор, пройде через поглинач вологи і потрапить у розширювач. При нагріванні трансформатора, коли масло почне тиск на повітряну подушку, в розширювачі процес відбудеться у зворотному напрямку.
У очищувальних фільтрах застосовують силікагель марки КСМ або КСК. Для підвищення вологопоглинання основна маса силікагелю просочується хлористим кальцієм, а індикаторний силікагель - ще й хлористим кобальтом для надання йому блакитного забарвлення. Вологопоглинання білого силікагелю, обробленого хлористим кальцієм, більша, ніжіндикаторного. Тому індикаторний силікагель береться в невеликій кількості і розміщується навпроти оглядового вікна 4 (рис 3).Повітроосушуюча здатність фільтра визначається візуально зі зміни кольору індикаторного силікагелю з блакитного в рожевий. Рожевий колір навіть кількох зерен індикаторного силікагелю свідчить про його зволоження та необхідність заміни всього силікагелю. Середній термін служби силікагелю в очисних фільтрах залежить від об'єму масла в трансформаторі і коливається в діапазоні 1-2 років. Заміна олії в масляних затворах проводиться через 2-3 роки
Мал. 3. Повітроочисний фільтр трансформатора: 1 - дихальна трубка трансформатора; 2 – стінка бака; 3 – сполучна гайка; 4 – оглядове вікно патрона з індикаторним силікагелем; 5 – зерна силікагелю; 6 -масляний затвор; 7 - покажчик рівня олії в затворі
3. Обладнання
3.1. Активні клавіші
Для роботи в цій лабораторній роботі використовуються такі кнопки:
W, S, A, D – для переміщення у просторі;
F2, E – аналоги середньої кнопки маніпулятора (при першому натисканні береться об'єкт, за наступному – ставиться);
F10 – вихід із програми.
Мал. 3.1. Активні клавіші клавіатури
Мал. 3.2. Функції маніпулятора
Ліва клавіша миші (1) - при натисканні та утримуванні обробляється (повертається, перемикається) той чи інший об'єкт.
Середня клавіша (2) – при першому натисканні (прокручування не використовується) береться об'єкт, при наступному – ставиться (прикріплюється).
Права клавіша (3) - з'являється курсор-покажчик (при повторному - зникає).
Примітка: При курсорі, що з'явився, неможливо перевести погляд вгору і сторони.
4. Порядок виконанняроботи
1. Перевірити наявність інформаційних символів.
2. Перевірити наявність та працездатність (за непрямими ознаками) термосигналізаторів, масловказівників, відсутність ознак порушення їх працездатності.
3. Перевірити рівні масла в розширювачах основного бака трансформатора, відповідність їх температурі повітря та масла трансформатора.
4. Перевірити відсутність течій оливи трансформатора.
5. Перевірити стан повітроосушувачів трансформатора (комплектність, колір індикаторного силікагелю).
6. Перевірити стан та працездатність вентиляторів обдування трансформатора. Працездатність автоматики обдування.
7. Заповнити журнал огляду. Журнал викликається натисканням середньої кнопки миші на зображення журналу в нижньому лівому куті екрана. "X" - виявлений дефект і "V" - стан задовільний.
8. Клік на нижньому V приведе до перевірки заповнених даних.
5. Контрольні питання
1. Перерахуйте основні дефекти трансформаторів та причини їх появи.
2. Як здійснюється захист трансформаторів?
3. Поясніть принцип газового реле?
4. У чому особливість охолодження типу Д?
5. Для чого застосовують повітроочисні фільтри?
6. Який колір індикаторного силікагелю означає, що потрібно замінити?
6. Література
1. Алієв І. І., Абрамов М. Б. Електричні апарати. Довідник - М.: Видавниче підприємство РадіоСофт, 2004. - 256 с.: Іл.
2. Князевський В. А., Липкін Б. Ю. Електропостачання промислових підприємств: Навч. для вузів. - М.: Вищ. шк., 1979. - 431 с
3. Неклепаєв Б. Н., Крючков І. П. Електрична частина електростанцій та підстанцій: Довідкові матеріали для курсового та дипломного проектування: Навч. посібник для вузів. - 4-тевид., перероб. та дод. - М.: Вища школа, 1989. - 608 с.
4. Електротехнічний довідник: У 3 т. Т. 3. У 2 кн. Кн. 1. Виробництво та розподіл електричної енергії (за заг. ред. Професорів МЕІ: І. Н. Орлова (гл. ред.) та ін) 7-е вид., Випр. та дод. - М.: Вища школа, 1988. - 880 с.: іл.
5. Барибін Ю.Г. Довідник з проектування електропостачання М.: Вища школа, 1990 р.
6. Фуфаєва Л.І. Електротехніка Підручник для студентів середньої професійної освіти 2007р.
7. Кацман М. М. Розрахунок та конструювання електричних машин: Навч. посібник для технікумів. - М.: Вища школа, 1984. - 360 с.
Лабораторна робота "Огляд силових трансформаторів підстанції" з дисципліни: "Обладнання електричних підстанцій"